蛇形机器人作为超冗余机器人,具有重心低、运动稳定性高等优点,适合应用于崎岖路况或狭小空间等复杂环境中。本文针对当前蛇形机器人自重大、难携带、制造成本高的现状,将折纸研究与蛇形机器人研究相结合,借由套索结构驱动,设计了一款基于折纸原理的蛇形机器人,其具有自折叠的能力,可以实现生物蛇的蜿蜒运动步态,具备储存紧凑、主体轻便、变化灵活、造价低廉等优点。本文通过对waterbomb折纸图案进行机构学建模,得到了waterbomb折纸图案的理论折叠流程,并求解出了在对称假设条件下折纸图案各个顶点的理论位置。采用包含2*3个单元的waterbomb镶嵌图案作为蛇形机器人模块化关节的机构方案,通过对柔性铰链与套索机构进行设计与分析,完成了蛇形机器人模块化关节的结构设计。通过对模块化关节进行静态特性实验,验证了模块化关节的自变形性能及其在工作状态下的弯曲性能。为了实现蛇形机器人的步态规划与运动控制,本文采用D-H法对所设计的蛇形机器人进行运动学建模。通过对已有Serpenoid曲线进行参数研究,实现了生物蛇蜿蜒运动形式的模拟。考虑到设计的模块化关节在弯曲方向上具有限制,通过合理设计拟合条件,得到了适用于所设计的模块化关节的Serpenoid曲线离散化模型,从而实现了对蛇形机器人的步态仿真。本文构建了蛇形机器人控制系统,采用步进电机与微型步进电机滑台实现对套索结构的位移控制,采用无线射频模块实现对蛇形机器人的实时参数遥控。基于上述工作,为测试蛇形机器人蜿蜒运动的可行性,本文完成了蛇形机器人样机集成。并在砂纸地面与大理石地面测试蛇形机器人样机蜿蜒运动的步态。实验结果表明,蛇形机器人样机可以完成实验预期目标,能很好地模仿并实现生物蛇的蜿蜒运动步态。